RFID使自動化更全面更安全
隨著科學技術的迅猛發(fā)展，人們的生活需求在發(fā)生重大的變化，而為滿足這些新的需求相應的物質生產方式也在加快其適應的進程并不斷改善甚至是超前的革新。從“進入自動化”到“更加自動化”乃至“安全地自動化”是這一大背景下制造業(yè)和流程工業(yè)最主要的清晰的發(fā)展脈絡。從單一信號反饋器件到集成更多參數(shù)反饋與診斷和在線編輯功能的智能傳感器與執(zhí)行器，從變頻調速器由通用型產品的普及應用到行業(yè)專用型的提升推廣乃至伺服控制技術的大規(guī)模登場，從PLC、DCS、FCS三大控制系統(tǒng)以各自的優(yōu)點論證孰將是未來的主導到現(xiàn)今在各自更加適合的行業(yè)或應用場合得到普及應用進而走向融合，從工業(yè)以太網和無線技術由討論進入實質應用，我們在感嘆市場以超出想象的速度接納這些新產品新技術的同時，也看到了自動化發(fā)展所帶來的現(xiàn)實成果：現(xiàn)場級元器件、驅動裝置、控制系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)和它們所構成的網絡在極大地提升生產效率和質量保證，對自動化持續(xù)發(fā)展的必要性和必然性更加充滿信心。
信息化社會意味著大量的信息需求圍繞著我們，而信息傳遞的效率和結果是非常重要的環(huán)節(jié)，這已經逐漸被人們所認識和重視。人們希望在超市購物時結算時間更快、出行時行李運達更安全、商家能夠提供更中意的物品即使僅僅是顏色的不同；而銷售方和制造廠家也渴望能夠滿足身處個性飛揚、瞬息萬變的社會中人們的不同需求。識別技術正是解決這些問題的必要手段。雖然我們已經看到以條形碼為代表的識別技術和產品在我們的生活生產中得到相當程度的應用，但它們仍然不能覆蓋或滿足種類如此多而要求如此高的需求。作為識別技術的重要種類之一 - 射頻識別（RFID）經過前些年的積累發(fā)展，已經體現(xiàn)出卓越的性能和廣闊的發(fā)展前景。
RFID是一種通過射頻信號和電磁耦合或雷達發(fā)射的傳輸特性對目標物體內存儲的信息進行非接觸式自動識別（讀取或寫入信息）的技術?；陔娮蛹夹g、計算機技術和網絡技術的極大進步，RFID已經發(fā)展為一種網絡化的傳感器系統(tǒng)（當前稱為射頻識別系統(tǒng)）。一套完整的RFID是由數(shù)據(jù)載體（也稱電子標簽）、讀寫器和接口模塊三部分構成。按照國際電信聯(lián)盟的規(guī)范，RFID的使用頻率通常有六種，分別為125KHz（屬于LF）、13.56MHz（屬于HF）、43.3-92MHz、860-930MHz、2.45GHz和5.8GHz（均屬于UHF）。與其它識別技術相比，RFID具有眾多突出的優(yōu)勢：
- 首先是一種自動識別技術，無需人工介入；
- 不僅僅是信息代碼，更是集成數(shù)據(jù)的讀寫功能并具有更大的數(shù)據(jù)容量；
- 通過非接觸的方式也無需處于視線內即可以進行識別；
- 能夠以更快的速度讀取數(shù)據(jù)載體內的信息；
- 數(shù)據(jù)載體可以應用于惡劣的環(huán)境中，而且可以反復使用；
- 可以通過灰塵、泥漿、油漆、蒸汽、塑料和木材等介質讀取數(shù)據(jù)；
- 可實現(xiàn)遠距離讀寫信息等。
雖然至今RFID數(shù)據(jù)載體的價格還遠比條形碼高，但RFID技術正在以一種空前的方式在全球市場應用普及，我們已經可以看到在某些國際機場，一些貼有具備特別天線的“電子標簽”的行李無論處在傳送帶的任何位置，行李處理系統(tǒng)的RFID閱讀器都能夠與所有的行李進行通訊；在中國這個新興的市場，第二代居民身份證應當是今后五年內最大的應用，在我們這一新的身份證中嵌入了RFID電子標簽；更值得提出的是中國已經被認為是今后全球汽車需求增長最大的市場，過去人們只能從現(xiàn)成的固定配置組合的車型中選擇自己盡可能滿意的款式和型號，但通過使用RFID系統(tǒng)汽車制造商可以將購車者對汽車配置的要求納入生產環(huán)節(jié)中，真正實現(xiàn)了柔性化定單式生產。即通過將所供汽車被要求的顏色、內部裝飾、安全配置等信息存儲于數(shù)據(jù)載體中，同時在各工藝流程的必要部位安裝適合的讀寫器來進行識別加工對象，再通過后續(xù)的接口部件反饋信息至上層控制系統(tǒng)以實現(xiàn)對生產批次、輸送線路等的控制，直至質驗環(huán)節(jié)的效率和可靠性獲得極大的提升。
在現(xiàn)代化生產和管理中，需要對大量的工藝數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)、特性參數(shù)進行實時監(jiān)測管理和自動控制。從工業(yè)應用市場占有率的各種評估來看，RFID在整個市場中占到了10%到30%的份額。不僅如此，這個充滿活力的市場中，其占有率大有希望達到每年30%的增長。但工業(yè)生產過程的復雜程度和相應的控制要求高實時性、高可靠性和高環(huán)境適應性等特點，都對RFID系統(tǒng)提出了更高的要求。其中汽車制造業(yè)對于RFID系統(tǒng)的要求最為苛刻，從用戶的角度來看，在諸如涂裝工藝這樣的惡劣工業(yè)環(huán)境中，動態(tài)、速度、安全性、溫度耐受力和抗干擾性能等都是RFID系統(tǒng)必須提供的最為重要的性能。
基于對用戶需求的持續(xù)關注和工業(yè)應用的深入研究，圖爾克公司始終保持以不斷創(chuàng)新的產品來鞏固和擴大在工業(yè)自動化領域的影響力和市場份額。而汽車制造業(yè)是圖爾克公司業(yè)務基礎最扎實、產品應用最廣泛的行業(yè)之一，從安裝在流水線和機器人等各部位的多種位置檢測類與定位類傳感器、潤滑工藝物理量監(jiān)測的過程類傳感器、涂裝工藝段所需的信號隔離柵到現(xiàn)場分布式總線I/0以及各種規(guī)格的快速插接電纜，圖爾克已經滲透到控制層以下至現(xiàn)場級別。當位置反饋和物理量監(jiān)測更加精確及時、信號隔離更加安全、控制系統(tǒng)效率更高得以實現(xiàn)時，信息識別這個環(huán)節(jié)的應用水平存在明顯的發(fā)展滯后。圖爾克看到了這一點，在2006年德國漢諾威工業(yè)博覽會上，圖爾克隆重推出面向工業(yè)應用領域的新一代組件式射頻識別系統(tǒng)（RFID）BLident。雖然圖爾克不是第一個已經認識到RFID市場潛力的自動化公司，但圖爾克關注研究該產品領域已經有相當?shù)臅r間了。正是基于創(chuàng)新的理念來實施每一個產品發(fā)展戰(zhàn)略，圖爾克并不想靠簡單地推出市場上已有的RFID系統(tǒng)來進入到這個快速成長的領域中。立足于充分了解和分析客戶的需求狀況特別是他們沒有在市場上找到符合他們要求的射頻識別系統(tǒng)的根本原因來開發(fā)自己的RFID產品，這樣就可以將客戶的期望乃至必需的功能融合在產品的開發(fā)和改進的開始階段，進而用戶能夠認同我們的RFID產品的附加價值并接受使用。雖然RFID系統(tǒng)通常都由數(shù)據(jù)載體、讀/寫頭和接口模塊組成。但我們的BLident能夠提供比早期投放市場的系統(tǒng)更加重要的鮮明的特點，這些特點首先在汽車制造業(yè)有著很好的需求效應。如：
- 雖然EEPROM 是標準的數(shù)據(jù)載體，允許達到5x105的寫操作，但圖爾克正在建立一個新的獨特的數(shù)據(jù)載體標準即新的FRAM存儲技術。依托這種新技術，用戶能在數(shù)據(jù)載體上進行1010次的寫入，而讀取數(shù)據(jù)的次數(shù)則沒有限制。而且，F(xiàn)RAM的變量傳輸速度高于EEPROM,使其讀寫傳輸速度超過10m/s，感覺就像在飛。可以說BLident是市場上最快的識別系統(tǒng)。汽車制造業(yè)的傳送系統(tǒng)可能以最快的速度運行。靜態(tài)的讀寫操作意味著數(shù)據(jù)載體必須定位到讀寫器的前面，但BLident允許動態(tài)的讀寫操作，也就是當數(shù)據(jù)載體移動時，數(shù)據(jù)可以動態(tài)的改變，因而相當于減少了軟硬件的需求。
- 以前在汽車制造業(yè)的涂裝線上是很難安裝RFID數(shù)據(jù)載體，因為在涂裝線上溫度可能高到超過200℃。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體通常情況下只適用于約80℃的環(huán)境中，讀操作不可能立即進行，需要一定時間的冷卻，這就是早先RFID全面應用于該行業(yè)的困難之一。但圖爾克已經解決了這個困難，通過采用新型特殊材料，BLident的數(shù)據(jù)載體就可以適應更高的溫度，標準數(shù)據(jù)載體的正常工作溫度在120℃以下，而超高溫型載體可以在210℃的環(huán)境下工作。
- 由于125KHz，13.56MHz和2.45GHz這三個頻率已經成為了國際標準，而且在工業(yè)設備安裝使用工程中，頻率13.56MHz是第一個符合ISO 15693標準的，所以圖爾克選擇其作為傳輸頻率，適合了當前市場的需要。這個標準的優(yōu)勢是：可以通過RF總線直接給數(shù)據(jù)載體供電，相對于125KHZ技術有更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，也超出了工業(yè)干擾范圍。
- 充分利用圖爾克于2003年推出的戰(zhàn)略性的現(xiàn)場總線I/O系統(tǒng)BL67的平臺，將RFID技術與現(xiàn)場總線技術進行有機的結合，從2通道直到8通道的種類豐富的接口模塊提供給用戶最大的應用適配性，并且支持Profibus DP、DeviceNet、Ethernet、Modbus TCP、Profinet IO和EtherNet/IP等多種協(xié)議，從而使我們的接口模塊通用全球市場。工業(yè)現(xiàn)場總線技術在汽車制造業(yè)的普及和圖爾克現(xiàn)場總線I/O產品在該行業(yè)特別是中國市場的大規(guī)模應用為我們的RFID系統(tǒng)BLident奠定了一個極好的推廣基礎；
- 在實際應用中數(shù)據(jù)載體和讀寫頭的距離、目標物體可以移動越過它們的速度以及還有數(shù)據(jù)的傳輸速率等參數(shù)是關鍵的選型要素，對此其他廠商大都提供許多公式來確定，而圖爾克在網站主頁上(www.turck.com)提供了在線的配置程序，通過它我們和用戶都可以模擬相關的應用和進行正確的選型。通過這種方式，可以使客戶以最簡便的方式得到不同的選擇方案。這進一步體現(xiàn)了圖爾克以客戶為導向的研發(fā)理念。
在目標市場方面，汽車制造、傳送和搬運以及機械制造是圖爾克首要進軍的細分行業(yè)。而未來在各種必要的條件具備后，圖爾克將在化學制品、制藥和石油化工的過程自動化領域推廣BLident。當前Blident系統(tǒng)的示范客戶包括福特和大眾汽車。在福特汽車已經使用了大約4000多個Blident系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體和30余個讀寫器，而超高溫型數(shù)據(jù)載體也已經應用到大眾汽車公司。兩個客戶都證明了，當遇到既需要功能性和適應性都是最新技術的產品又需要最優(yōu)惠的價格的時候，BLident是一個完美的解決方案，更是RFID技術優(yōu)越性的充分展現(xiàn)。
從以汽車制造為代表的工業(yè)自動化領域到購物結算和行李托運管理等民用自動化領域，RFID的作用在日益突出，參與性在不斷提升，更重要的是它使自動化更加全面，更加安全。
信息化社會意味著大量的信息需求圍繞著我們，而信息傳遞的效率和結果是非常重要的環(huán)節(jié)，這已經逐漸被人們所認識和重視。人們希望在超市購物時結算時間更快、出行時行李運達更安全、商家能夠提供更中意的物品即使僅僅是顏色的不同；而銷售方和制造廠家也渴望能夠滿足身處個性飛揚、瞬息萬變的社會中人們的不同需求。識別技術正是解決這些問題的必要手段。雖然我們已經看到以條形碼為代表的識別技術和產品在我們的生活生產中得到相當程度的應用，但它們仍然不能覆蓋或滿足種類如此多而要求如此高的需求。作為識別技術的重要種類之一 - 射頻識別（RFID）經過前些年的積累發(fā)展，已經體現(xiàn)出卓越的性能和廣闊的發(fā)展前景。
RFID是一種通過射頻信號和電磁耦合或雷達發(fā)射的傳輸特性對目標物體內存儲的信息進行非接觸式自動識別（讀取或寫入信息）的技術?；陔娮蛹夹g、計算機技術和網絡技術的極大進步，RFID已經發(fā)展為一種網絡化的傳感器系統(tǒng)（當前稱為射頻識別系統(tǒng)）。一套完整的RFID是由數(shù)據(jù)載體（也稱電子標簽）、讀寫器和接口模塊三部分構成。按照國際電信聯(lián)盟的規(guī)范，RFID的使用頻率通常有六種，分別為125KHz（屬于LF）、13.56MHz（屬于HF）、43.3-92MHz、860-930MHz、2.45GHz和5.8GHz（均屬于UHF）。與其它識別技術相比，RFID具有眾多突出的優(yōu)勢：
- 首先是一種自動識別技術，無需人工介入；
- 不僅僅是信息代碼，更是集成數(shù)據(jù)的讀寫功能并具有更大的數(shù)據(jù)容量；
- 通過非接觸的方式也無需處于視線內即可以進行識別；
- 能夠以更快的速度讀取數(shù)據(jù)載體內的信息；
- 數(shù)據(jù)載體可以應用于惡劣的環(huán)境中，而且可以反復使用；
- 可以通過灰塵、泥漿、油漆、蒸汽、塑料和木材等介質讀取數(shù)據(jù)；
- 可實現(xiàn)遠距離讀寫信息等。
雖然至今RFID數(shù)據(jù)載體的價格還遠比條形碼高，但RFID技術正在以一種空前的方式在全球市場應用普及，我們已經可以看到在某些國際機場，一些貼有具備特別天線的“電子標簽”的行李無論處在傳送帶的任何位置，行李處理系統(tǒng)的RFID閱讀器都能夠與所有的行李進行通訊；在中國這個新興的市場，第二代居民身份證應當是今后五年內最大的應用，在我們這一新的身份證中嵌入了RFID電子標簽；更值得提出的是中國已經被認為是今后全球汽車需求增長最大的市場，過去人們只能從現(xiàn)成的固定配置組合的車型中選擇自己盡可能滿意的款式和型號，但通過使用RFID系統(tǒng)汽車制造商可以將購車者對汽車配置的要求納入生產環(huán)節(jié)中，真正實現(xiàn)了柔性化定單式生產。即通過將所供汽車被要求的顏色、內部裝飾、安全配置等信息存儲于數(shù)據(jù)載體中，同時在各工藝流程的必要部位安裝適合的讀寫器來進行識別加工對象，再通過后續(xù)的接口部件反饋信息至上層控制系統(tǒng)以實現(xiàn)對生產批次、輸送線路等的控制，直至質驗環(huán)節(jié)的效率和可靠性獲得極大的提升。
在現(xiàn)代化生產和管理中，需要對大量的工藝數(shù)據(jù)、環(huán)境參數(shù)、特性參數(shù)進行實時監(jiān)測管理和自動控制。從工業(yè)應用市場占有率的各種評估來看，RFID在整個市場中占到了10%到30%的份額。不僅如此，這個充滿活力的市場中，其占有率大有希望達到每年30%的增長。但工業(yè)生產過程的復雜程度和相應的控制要求高實時性、高可靠性和高環(huán)境適應性等特點，都對RFID系統(tǒng)提出了更高的要求。其中汽車制造業(yè)對于RFID系統(tǒng)的要求最為苛刻，從用戶的角度來看，在諸如涂裝工藝這樣的惡劣工業(yè)環(huán)境中，動態(tài)、速度、安全性、溫度耐受力和抗干擾性能等都是RFID系統(tǒng)必須提供的最為重要的性能。
基于對用戶需求的持續(xù)關注和工業(yè)應用的深入研究，圖爾克公司始終保持以不斷創(chuàng)新的產品來鞏固和擴大在工業(yè)自動化領域的影響力和市場份額。而汽車制造業(yè)是圖爾克公司業(yè)務基礎最扎實、產品應用最廣泛的行業(yè)之一，從安裝在流水線和機器人等各部位的多種位置檢測類與定位類傳感器、潤滑工藝物理量監(jiān)測的過程類傳感器、涂裝工藝段所需的信號隔離柵到現(xiàn)場分布式總線I/0以及各種規(guī)格的快速插接電纜，圖爾克已經滲透到控制層以下至現(xiàn)場級別。當位置反饋和物理量監(jiān)測更加精確及時、信號隔離更加安全、控制系統(tǒng)效率更高得以實現(xiàn)時，信息識別這個環(huán)節(jié)的應用水平存在明顯的發(fā)展滯后。圖爾克看到了這一點，在2006年德國漢諾威工業(yè)博覽會上，圖爾克隆重推出面向工業(yè)應用領域的新一代組件式射頻識別系統(tǒng)（RFID）BLident。雖然圖爾克不是第一個已經認識到RFID市場潛力的自動化公司，但圖爾克關注研究該產品領域已經有相當?shù)臅r間了。正是基于創(chuàng)新的理念來實施每一個產品發(fā)展戰(zhàn)略，圖爾克并不想靠簡單地推出市場上已有的RFID系統(tǒng)來進入到這個快速成長的領域中。立足于充分了解和分析客戶的需求狀況特別是他們沒有在市場上找到符合他們要求的射頻識別系統(tǒng)的根本原因來開發(fā)自己的RFID產品，這樣就可以將客戶的期望乃至必需的功能融合在產品的開發(fā)和改進的開始階段，進而用戶能夠認同我們的RFID產品的附加價值并接受使用。雖然RFID系統(tǒng)通常都由數(shù)據(jù)載體、讀/寫頭和接口模塊組成。但我們的BLident能夠提供比早期投放市場的系統(tǒng)更加重要的鮮明的特點，這些特點首先在汽車制造業(yè)有著很好的需求效應。如：
- 雖然EEPROM 是標準的數(shù)據(jù)載體，允許達到5x105的寫操作，但圖爾克正在建立一個新的獨特的數(shù)據(jù)載體標準即新的FRAM存儲技術。依托這種新技術，用戶能在數(shù)據(jù)載體上進行1010次的寫入，而讀取數(shù)據(jù)的次數(shù)則沒有限制。而且，F(xiàn)RAM的變量傳輸速度高于EEPROM,使其讀寫傳輸速度超過10m/s，感覺就像在飛。可以說BLident是市場上最快的識別系統(tǒng)。汽車制造業(yè)的傳送系統(tǒng)可能以最快的速度運行。靜態(tài)的讀寫操作意味著數(shù)據(jù)載體必須定位到讀寫器的前面，但BLident允許動態(tài)的讀寫操作，也就是當數(shù)據(jù)載體移動時，數(shù)據(jù)可以動態(tài)的改變，因而相當于減少了軟硬件的需求。
- 以前在汽車制造業(yè)的涂裝線上是很難安裝RFID數(shù)據(jù)載體，因為在涂裝線上溫度可能高到超過200℃。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體通常情況下只適用于約80℃的環(huán)境中，讀操作不可能立即進行，需要一定時間的冷卻，這就是早先RFID全面應用于該行業(yè)的困難之一。但圖爾克已經解決了這個困難，通過采用新型特殊材料，BLident的數(shù)據(jù)載體就可以適應更高的溫度，標準數(shù)據(jù)載體的正常工作溫度在120℃以下，而超高溫型載體可以在210℃的環(huán)境下工作。
- 由于125KHz，13.56MHz和2.45GHz這三個頻率已經成為了國際標準，而且在工業(yè)設備安裝使用工程中，頻率13.56MHz是第一個符合ISO 15693標準的，所以圖爾克選擇其作為傳輸頻率，適合了當前市場的需要。這個標準的優(yōu)勢是：可以通過RF總線直接給數(shù)據(jù)載體供電，相對于125KHZ技術有更高的數(shù)據(jù)傳輸速度，也超出了工業(yè)干擾范圍。
- 充分利用圖爾克于2003年推出的戰(zhàn)略性的現(xiàn)場總線I/O系統(tǒng)BL67的平臺，將RFID技術與現(xiàn)場總線技術進行有機的結合，從2通道直到8通道的種類豐富的接口模塊提供給用戶最大的應用適配性，并且支持Profibus DP、DeviceNet、Ethernet、Modbus TCP、Profinet IO和EtherNet/IP等多種協(xié)議，從而使我們的接口模塊通用全球市場。工業(yè)現(xiàn)場總線技術在汽車制造業(yè)的普及和圖爾克現(xiàn)場總線I/O產品在該行業(yè)特別是中國市場的大規(guī)模應用為我們的RFID系統(tǒng)BLident奠定了一個極好的推廣基礎；
- 在實際應用中數(shù)據(jù)載體和讀寫頭的距離、目標物體可以移動越過它們的速度以及還有數(shù)據(jù)的傳輸速率等參數(shù)是關鍵的選型要素，對此其他廠商大都提供許多公式來確定，而圖爾克在網站主頁上(www.turck.com)提供了在線的配置程序，通過它我們和用戶都可以模擬相關的應用和進行正確的選型。通過這種方式，可以使客戶以最簡便的方式得到不同的選擇方案。這進一步體現(xiàn)了圖爾克以客戶為導向的研發(fā)理念。
在目標市場方面，汽車制造、傳送和搬運以及機械制造是圖爾克首要進軍的細分行業(yè)。而未來在各種必要的條件具備后，圖爾克將在化學制品、制藥和石油化工的過程自動化領域推廣BLident。當前Blident系統(tǒng)的示范客戶包括福特和大眾汽車。在福特汽車已經使用了大約4000多個Blident系統(tǒng)的數(shù)據(jù)載體和30余個讀寫器，而超高溫型數(shù)據(jù)載體也已經應用到大眾汽車公司。兩個客戶都證明了，當遇到既需要功能性和適應性都是最新技術的產品又需要最優(yōu)惠的價格的時候，BLident是一個完美的解決方案，更是RFID技術優(yōu)越性的充分展現(xiàn)。
從以汽車制造為代表的工業(yè)自動化領域到購物結算和行李托運管理等民用自動化領域，RFID的作用在日益突出，參與性在不斷提升，更重要的是它使自動化更加全面，更加安全。
本文標簽：RFID使自動化更全面更安全
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